{"id":4069,"date":"2025-04-08T14:26:02","date_gmt":"2025-04-08T06:26:02","guid":{"rendered":"https:\/\/www.powdergrindingmill.com\/?p=4069"},"modified":"2025-04-10T13:57:21","modified_gmt":"2025-04-10T05:57:21","slug":"white-carbon-black-%ef%bc%9apolymer-material-additive-for-rubber-industry","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.powdergrindingmill.com\/fr\/white-carbon-black-%ef%bc%9apolymer-material-additive-for-rubber-industry\/","title":{"rendered":"Noir de carbone blanc : additif de mat\u00e9riau polym\u00e8re pour l'industrie du caoutchouc"},"content":{"rendered":"

Dans l'industrie du caoutchouc et de nombreux domaines de la science des mat\u00e9riaux, une substance appel\u00e9e noir de carbone blanc<\/a> joue un r\u00f4le important. Beaucoup de personnes savent peut-\u00eatre que la poudre de silice blanche est commun\u00e9ment appel\u00e9e noir de carbone blanc. Mais comment a-t-elle obtenu ce nom ? Pour r\u00e9pondre \u00e0 cela, il faut examiner sa relation avec le noir de carbone.<\/p>\n\n\n\n

La compr\u00e9hension du noir de carbone a une longue histoire. Il y a plus de 3 000 ans, les gens ma\u00eetrisaient d\u00e9j\u00e0 la technique de br\u00fbler de la fum\u00e9e pour fabriquer de l'encre. Cependant, la technologie de production du noir de carbone a progress\u00e9 lentement pendant longtemps. Ce n\u2019est qu\u2019en 1872 que l\u2019industrie du noir de carbone a commenc\u00e9 la production \u00e0 grande \u00e9chelle, et le terme \u00ab Noir de Carbone \u00bb est entr\u00e9 en usage.<\/p>\n\n\n\n

En 1912, l\u2019effet de renforcement du noir de carbone sur le caoutchouc a \u00e9t\u00e9 d\u00e9couvert, en particulier sa capacit\u00e9 \u00e0 am\u00e9liorer significativement la r\u00e9sistance \u00e0 l\u2019usure des pneus. Cela a entra\u00een\u00e9 une augmentation de la demande pour le noir de carbone, en faisant un mat\u00e9riau indispensable dans l\u2019industrie du caoutchouc. Pendant la Premi\u00e8re Guerre mondiale, il y a eu une p\u00e9nurie de mat\u00e9riaux \u00e9nerg\u00e9tiques pour la production de noir de carbone.
L\u2019Allemagne a commenc\u00e9 \u00e0 utiliser de la silice blanche pr\u00e9cipit\u00e9e comme substitut. Cette silice amorphe blanche poss\u00e8de des propri\u00e9t\u00e9s et des usages similaires \u00e0 ceux des noirs de carbone.
C\u2019est pourquoi elle est appel\u00e9e noir de carbone blanc<\/a>.
Avec le d\u00e9veloppement rapide des industries automobile et des transports, et la hausse des co\u00fbts des mati\u00e8res premi\u00e8res pour le noir de carbone, la demande en \u00e9conomies d\u2019\u00e9nergie et en r\u00e9duction des \u00e9missions a augment\u00e9. En cons\u00e9quence, le r\u00f4le du noir de carbone blanc en tant que mat\u00e9riau de renforcement dans l\u2019industrie du caoutchouc est devenu plus important.<\/p>\n\n\n\n

Aujourd\u2019hui, les noirs de carbone blancs peuvent remplacer compl\u00e8tement le noir de carbone pour le renforcement dans les produits en caoutchouc color\u00e9s. Il r\u00e9pond au besoin de produits blancs ou translucides, et fonctionne exceptionnellement bien dans la fabrication de pneus \u00ab verts \u00bb pour voitures et pneus d\u2019hiver. Il aide les pneus \u00e0 atteindre une r\u00e9sistance au roulement plus faible et une meilleure traction, am\u00e9liorant ainsi l\u2019efficacit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique.<\/p>\n\n\n\n

\"noir<\/figure>\n\n\n\n

M\u00e9thode de pr\u00e9paration du noir de carbone blanc<\/h2>\n\n\n\n

Il existe de nombreuses m\u00e9thodes pour pr\u00e9parer la silice, principalement divis\u00e9es en m\u00e9thode de pr\u00e9cipitation et m\u00e9thode de phase gazeuse.<\/p>\n\n\n\n

Le noir de carbone blanc pr\u00e9cipit\u00e9 est g\u00e9n\u00e9ralement produit par une r\u00e9action de pr\u00e9cipitation de neutralisation entre des silicates (g\u00e9n\u00e9ralement le m\u00e9tasilicate de sodium) et des acides inorganiques (typiquement l\u2019acide sulfurique) pour produire de la silice hydrat\u00e9e.
Sa taille de particule est d\u2019environ 20-40 nm, avec une puret\u00e9 inf\u00e9rieure et des propri\u00e9t\u00e9s de renforcement plus faibles compar\u00e9 \u00e0 la silice fum\u00e9e. Les propri\u00e9t\u00e9s di\u00e9lectriques du compos\u00e9 de caoutchouc, surtout apr\u00e8s exposition \u00e0 l\u2019humidit\u00e9, sont \u00e9galement moins bonnes. Cependant, il est moins cher et poss\u00e8de de meilleures performances de traitement. Il peut \u00eatre utilis\u00e9 seul dans des caoutchoucs g\u00e9n\u00e9raux comme le NR et le SBR, ou m\u00e9lang\u00e9 avec du noir de carbone pour am\u00e9liorer la r\u00e9sistance du caoutchouc \u00e0 la fissuration par flexion, ralentissant la croissance des fissures. La silice fum\u00e9e, quant \u00e0 elle, est produite par d\u00e9composition thermique des halog\u00e9nures de polysilicic (SiClx) \u00e0 haute temp\u00e9rature, par r\u00e9action en phase vapeur. Elle est \u00e9galement connue sous le nom de calcination ou m\u00e9thode s\u00e8che de production du noir de carbone blanc.<\/p>\n\n\n\n

M\u00e9thode s\u00e8che noir de carbone blanc<\/a> a une taille de particule extr\u00eamement petite, d\u2019environ 15-25 nm, avec une haute dispersibilit\u00e9 et peu d\u2019impuret\u00e9s. Elle offre de bonnes propri\u00e9t\u00e9s de renforcement, mais sa pr\u00e9paration est complexe et co\u00fbteuse. Elle est principalement utilis\u00e9e dans le caoutchouc de silicone, produisant des produits transparents ou translucides. Ces produits ont de bonnes propri\u00e9t\u00e9s physiques, m\u00e9caniques et di\u00e9lectriques, avec une excellente r\u00e9sistance \u00e0 l\u2019eau.<\/p>\n\n\n\n

Structure du noir de carbone blanc<\/h2>\n\n\n\n

Structurally, about 95-99% of white carbon black is composed of SiO\u2082. La structure des noirs de carbone blancs varie selon la m\u00e9thode de pr\u00e9paration. La silice fum\u00e9e poss\u00e8de une structure interne presque enti\u00e8rement compos\u00e9e d\u2019un r\u00e9seau de silicate tridimensionnel \u00e9troitement empaquet\u00e9. Cette structure entra\u00eene une faible absorption d\u2019humidit\u00e9, une adsorption de surface forte et d\u2019excellentes propri\u00e9t\u00e9s de renforcement. En revanche, la silice pr\u00e9cipit\u00e9e, en plus de former une structure de silicate tridimensionnelle, conserve \u00e9galement une quantit\u00e9 importante de structures de silicate bidimensionnelles. Cela rend la structure plus poreuse, avec de nombreuses structures capillaires, ce qui la rend plus susceptible d\u2019absorber l\u2019humidit\u00e9, r\u00e9duisant ainsi son activit\u00e9 de renforcement. <\/p>\n\n\n\n

Les particules de base du noir de carbone blanc sont sph\u00e9riques. Lors de la production, ces particules entrent en collision \u00e0 haute temp\u00e9rature pour former des structures en cha\u00eene reli\u00e9es par des liaisons chimiques. Les structures en cha\u00eene sont ensuite reli\u00e9es par des liaisons hydrog\u00e8ne pour former des agr\u00e9gats secondaires. Ces agr\u00e9gats se brisent facilement lors du processus de m\u00e9lange.<\/p>\n\n\n\n

\"Dioxyde<\/figure>\n\n\n\n

Propri\u00e9t\u00e9s chimiques de surface de la silice<\/h2>\n\n\n\n

Sa surface contient des groupes hydroxyles adjacents, des groupes hydroxyles isol\u00e9s et des groupes dihydroxyles. La silice fum\u00e9e poss\u00e8de plus de groupes hydroxyles de surface que la silice pr\u00e9cipit\u00e9e, qui sont difficiles \u00e0 \u00e9liminer \u00e0 des temp\u00e9ratures plus \u00e9lev\u00e9es. Ces groupes de surface sont r\u00e9actifs, comprenant des r\u00e9actions de d\u00e9shydratation et d'hydrolyse, des r\u00e9actions avec des chlorures d'acyle, des r\u00e9actions avec de l'hydrog\u00e8ne actif, et la formation de liaisons hydrog\u00e8ne. La surface du noir de carbone blanc poss\u00e8de une forte activit\u00e9 d'adsorption chimique, qui est li\u00e9e \u00e0 ses groupes hydroxyles de surface.<\/p>\n\n\n\n

Elle peut se lier \u00e0 l'eau par des liaisons hydrog\u00e8ne, formant une adsorption multilayer. De plus, elle peut adsorber de nombreuses petites mol\u00e9cules organiques. Les amines ou alcools avec plusieurs groupes fonctionnels ont une adsorption plus \u00e9lev\u00e9e que ceux avec un seul groupe fonctionnel. Par cons\u00e9quent, dans les compos\u00e9s de SiO\u2082, des agents multifonctionnels comme l'\u00e9thanolamine, le glycole d'\u00e9thyl\u00e8ne et la tri\u00e9thanolamine sont souvent utilis\u00e9s comme activateurs. Lorsqu'on chauffe le noir de carbone blanc, l'humidit\u00e9 est lib\u00e9r\u00e9e. La majorit\u00e9 de l'humidit\u00e9 est lib\u00e9r\u00e9e entre 150-200\u00b0C.<\/p>\n\n\n\n

Apr\u00e8s 200\u00b0C, le taux de lib\u00e9ration ralentit, avec un point de retournement clair. Avant ce point, l'eau adsorb\u00e9e est d\u00e9sorb\u00e9. Apr\u00e8s ce point, les groupes hydroxyles de surface subissent des r\u00e9actions de condensation. Il existe deux fa\u00e7ons d'emp\u00eacher la structuration. L'une consiste \u00e0 ajouter lors du m\u00e9lange des substances pouvant r\u00e9agir avec les groupes hydroxyles de surface du noir de carbone blanc, comme le siloxane hydroxyl\u00e9, le diph\u00e9nylsilane glycol ou la silazane. L'autre consiste \u00e0 pr\u00e9-modifier la surface du noir de carbone blanc en \u00e9liminant une partie des groupes hydroxyles de surface.<\/p>\n\n\n\n

Effet de renforcement sur le caoutchouc silicone<\/h2>\n\n\n\n

Le noir de carbone blanc est un agent de renforcement blanc avec des propri\u00e9t\u00e9s de renforcement second seulement au noir de carbone de four. Le caoutchouc vulcanis\u00e9 avec une certaine quantit\u00e9 de noir de carbone blanc poss\u00e8de une r\u00e9sistance plus \u00e9lev\u00e9e. Il pr\u00e9sente \u00e9galement une plus grande \u00e9lasticit\u00e9, une r\u00e9sistance \u00e0 la d\u00e9chirure plus \u00e9lev\u00e9e, une duret\u00e9 sup\u00e9rieure et une meilleure isolation.<\/p>\n\n\n\n

En g\u00e9n\u00e9ral, le noir de carbone et le noir de carbone blanc sont utilis\u00e9s ensemble pour de meilleures performances globales. Cependant, le noir de carbone blanc pr\u00e9sente encore des probl\u00e8mes de traitement, d'\u00e9lectricit\u00e9 statique et de co\u00fbt. Sa voie de d\u00e9veloppement se concentre sur une dispersibilit\u00e9 accrue, un raffinage, une granulation et une modification de surface. Ces am\u00e9liorations visent \u00e0 renforcer son r\u00f4le dans les domaines des mat\u00e9riaux.<\/p>\n\n\n\n

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